引言
番茄（Solanum lycopersicum L.）被公认为全球主要的功能性食物来源，富含类胡萝卜素（如番茄红素）、抗坏血酸和酚类化合物等生物活性物质（Talwar et al., 2026）。这些成分表现出抗氧化和抗炎活性（Li, Deng, et al., 2022），提供心血管保护（Sun, Peng, et al., 2026），增强免疫功能（Dawood et al., 2020），并抑制前列腺癌（Scarpitti et al., 2022）。然而，番茄是高含水量的呼吸跃变型水果，极易受到采后腐败的影响（Falagán et al., 2026）。干燥是延长价值链、减少采后损失并提高经济效益的重要加工策略。然而，干燥不均匀仍然是工业瓶颈，导致产品质量异质性。在相同加工条件下干燥动力学的稳定性和质量属性差异显著阻碍了番茄加工行业的标准化。生理成熟度是驱动果肉组织多尺度结构重塑和生化演变的根本内在因素（Saladié et al., 2007）。其在调控传热传质效率及多维质量表达方面的决定性作用，以往研究往往有所忽视。因此，阐明成熟度影响干燥模式和质量形成的调控机制，对于克服效率瓶颈并实现基于生理特征的精密加工至关重要。
细胞壁是脱水过程中水分迁移的主要物理屏障（Wang, Li, Lv, et al., 2024）。在成熟过程中，细胞壁降解酶如多聚半乳糖醛酸酶（PG）和果胶甲酯酶（PME）的协同作用，促进了原果胶向水溶形式的转化，导致细胞壁框架的分子级解聚（Zhao et al., 2025）。此过程加速了胞间层的溶解（Sun, Wang, et al., 2026），扩大了细胞间隙（Bu et al., 2026），并形成组织级纳米孔，构建内部传质的低阻力通道（Xiao et al., 2020）。这些结构变化显著增强了水分扩散系数并降低了干燥活化能。相反，过度的细胞壁结构, 松弛也会增加组织塌陷和收缩的风险，深刻影响传热传质效率。
此外，由成熟度驱动的细胞壁重塑改变了水分迁移路径，同时改变了类胡萝卜素和酚类等生物活性成分的亚细胞定位和物理状态。随着成熟过程中果胶和半纤维素侧链的丢失，原本通过酯键、醚键等共价键锚定在细胞壁基质上的结合态酚类，在基质溶解时被释放（Shahidi & Yeo, 2016）。同时，细胞壁孔隙率和通透性的增加削弱了有色体的物理包封屏障，从而提高了类胡萝卜素（如番茄红素）的提取率和生物利用度（Zhang et al., 2018）。这种由成熟度介导的亚细胞结构重组是决定热应激下生物活性物质释放动力学及干产品最终营养特征的核心因素。
此外，成熟过程中细胞壁成分的变化调节了挥发性有机化合物（VOCs）的保留和释放特性。细胞壁多糖丰富的羟基和羧基通过非共价力（包括氢键、范德华力和疏水相互作用）与挥发性化合物相互作用。近期研究表明，果胶与苯乙醇之间的疏水相互作用和范德华力显著影响番茄酱的风味释放（Li, Scarano, et al., 2022）。除了分子间相互作用外，挥发性化合物可通过扩散通过果胶基质或被吸附在其上，该过程受挥发性化合物的物理化学性质和果胶黏度控制（Zheng et al., 2025）。最近的采后研究也强调了细胞壁重塑和果胶去甲酯化在维持果肉质地中的作用，为解释成熟度相关的细胞壁变化提供了有益的参考（Li, Yang, & Zhang, 2025）。然而，关于生理成熟度如何驱动细胞壁结构跨尺度演变，进而调节干燥特性与多维质量（生物活性成分和风味）的耦合演变，系统性的认识仍然缺乏。
因此，本研究调查了三个成熟阶段（绿熟期、转色期、红熟期）的新鲜番茄（品种：西德美），系统地探索了生理成熟度对干燥特性和质量演变的调控机制。首先，测定了细胞壁多糖组成、果胶分子量分布以及降解酶（PG和PME）的活性。采用多尺度表征技术，包括傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM），阐明了多糖去聚合和微观结构演变规律。随后，分析了细胞壁重构对水分迁移动力学和热力学性质（DSC）的影响。最后，利用靶向液相色谱-质谱联用（LC-MS）、电子鼻（E-nose）和顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用（HS-SPME-GC–MS）评估了成熟度对生物活性化合物（酚类、番茄红素和类黄酮）释放及挥发性谱重塑的耦合效应。本研究旨在从“细胞壁解构 - 传质强化 - 质量表达”的视角揭示质量变化的核心机制，为番茄的精密分级和高质量靶向加工提供科学依据。
